2.3.4. Проверки устойчивости положения фундамента

1. Проверка устойчивости фундамента против опрокидывания. Эта проверка производятся на возможность опрокидывания фундамента вокруг одного из нижних ребер от действия нагрузок в плоскости моста (второе сочетание нагрузок) по условию:

(2.17)

где - момент опрокидывающих сил относительно соответствующего ребра фундамента, принимается равным моменту (табл.2) из второго сочетания нагрузок; - момент удерживающих сил относительно того же ребра:

, (2.18)

- вертикальная сила из второго сочетания нагрузок (табл.2.1);  0,8 -коэффициент условий работы;  1,1 - коэффициент надежности по назначению сооружения.

2. Проверка устойчивости фундамента против сдвига в плоскости его подошвы. Эта проверка выполняются по условию:

, (2.19)

где - сдвигающая сила, которая принимается равной сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига, в курсовом проекте разрешается принять сдвигающую силу равной горизонтальной нагрузке на фундамент вдоль моста (из второго сочетания нагрузок), кН; - удерживающая сила, кН:

, (2.20)

здесь - коэффициент трения кладки материала фундамента (бетона) по грунту, принимаемый равным [2] для глин - 0,25, для суглинков и супесей - 0,3, для песков – 0,40; 0,9 - коэффициент условий работы; 1,1 - коэффициент надежности.

Если хотя бы одна из перечисленных проверок не выполняется, необходимо изменить назначенные размеры фундамента или один из них в соответствующем направлении.

2.4. Расчеты по второй группе предельных состояний

2.4.1. Общие положения

Расчеты второй группе предельных состояний выполняются с целью проверить назначенные размеры фундамента по предельно допустимым деформациям, при которых сооружение (мост) может еще нормально выполнять свои эксплуатационные функции.

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03  84* [2] различные по величине осадки соседних опор моста не должны вызывать появления в продольном профиле моста углов перелома, превышающих предельно допустимые значения. Нормами ограничиваются также величины продольных и поперечных смещений верха мостовых опор. Таким образом, расчеты по второй группе предельных состояний включают:

1. определение осадки отдельных опор моста

2. определение горизонтальных смещений верха опор

Эти расчеты производят, используя нагрузки из третьего и четвертого сочетаний нагрузок, вычисленных с коэффициентом надежности 1,0.

2.4.2. Определение осадки основания фундамента

Равномерную осадку основания фундамента определяют по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальных нагрузок (четвертое сочетание нагрузок). При этом рекомендуется пользоваться методом послойного суммирования, придерживаясь следующего порядка расчета (рис.2.2).

Рис.2.2. Схема к расчету осадки основания фундамента

1. Определяют среднее давление (кПа) по подошве фундамента:

(2.21)

где - результирующая вертикальной нагрузки в уровне подошвы фундамента из четвертого сочетания нагрузок.

2. Определяют природное напряжение в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта:

(2.22)

где - усредненный по глубине удельный вес грунта (кН/м³) при средней в пределах этой глубины плотности грунта (см. формулу 2.6) с учетом взвешивающего действия воды на грунт во всех случаях, кроме суглинка и глины; - глубина заложения фундамента от природной поверхности грунта или дна водотока (без учета размыва), м.

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды определяется по формуле:

(2.23)

При заглублении подошвы фундамента ниже водоупора (суглинка или глины) к напряжению добавляют давление воды, равное , где - высота столба воды над кровлей водоупора от заданного уровня поверхности воды

3. Определяют избыточное над природным среднее давление по подошве фундамента:

(2.24)

4. Разбивают грунтовую толщу ниже подошвы фундамента на отдельные слои толщиной (0,2 … 0,4) ( - меньший размер подошвы), но не более 2 м. Разбивку основания на слои производят с таким расчетом, чтобы их границы совпадали с границами геологических слоев.

5. Определяют напряжения от собственного веса, лежащего выше грунта на границах выделенных слоев под центром тяжести подошвы фундамента:

, (2.25)

где - удельный вес грунта iтого слоя (водопроницаемые грунты - с учетом гидростатического взвешивания), кН/м³; h_i - толщина i того слоя грунта; - число слоев.

При наличии водоупора (суглинка или глины) на его границе и ниже к напряжениям добавляют давление воды, равное , где и имеют те же значения, что и в п.2

По вычисленным значениям на рис.2.3 слева от вертикальной оси строят эпюру этих напряжений.

6. Определяют напряжения, дополнительные к природным, на тех же уровнях, что и в п.5:

(2.26)

где - коэффициент рассеивания напряжений, принимают по табл.П. На рис.2.3 справа от вертикальной оси по вычисленным значниям строят эпюру дополнительных напряжений до той глубины, где:

(2.27)

Границу, где выполняют это условие, принимают за нижнюю границу расчетной зоны сжатия основания.

7. Определяют среднее в каждом iтом слое дополнительное напряжение:

(2.28)

где и - дополнительные напряжения по верхней и нижней границам iтого слоя.

8. Определяют осадки в (м) каждого выделенного слоя от давления по формуле:

(2.29)

где 0,8  безразмерный коэффициент; - модуль деформации грунта в iтом слое, кПа.

9. Вычисляют полную осадку основания по формуле:

(2.30)

где - число слоев в пределах сжимаемой толщи основания.

10. Расчетная осадка не должна превосходить предельно допустимую для данного сооружения осадку , которую для опор балочных разрезных мостов рекомендуется принимать равной:

(2.31)

где - длина меньшего пролета, примыкающего к опоре, но не менее 25 м.

Вычисление осадки рекомендуется сводить в таблицу следующей формы:

Таблица 2.2  Расчет осадки

Номер слоя	Толщина слоя hi	Расстояние от подошвы фундамента до границы слоя zi	Бытовое давление на границе слоя zgi	zi/b	Коэффициент рассеивания напряжений 	Дополнительное напряжение на границе слоя zpi	Среднее давление в iтом слое	Модуль деформации грунта в iтом слое Ei	осадка iтого слоя si